專利名稱：風機-過濾機組風量反饋控制方法與裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種反饋控制技術，特別是關于一種風機-過濾機組風量反饋控制方法與裝置，可應用在半導體制造工廠的無塵車間的風機-過濾機組(Fan Filter Unit)上，用以控制該風機-過濾機組恒定地保持在一預設的固定送風量。
背景技術：
風機-過濾機組(Fan Filter Unit)為半導體制造工廠的無塵車間(clean room)常采用的一種除塵裝置，通常是安裝在無塵車間的天花板，產(chǎn)生一由上往下的氣流吹除室內的灰塵顆粒，提供一潔凈、無塵的工作環(huán)境。
圖1即顯示一現(xiàn)有的風機-過濾機組10的剖面結構形態(tài)，其基本結構包括一風扇11和一鐘狀入口12(也就是其截面積是由內向外逐漸變大)；且其中該鐘狀入口12具有一圓弧狀的內壁13。當風扇11轉動時，它可將周圍的空氣由鐘狀入口12上方的進氣端21吸入，再接著經(jīng)由鐘狀入口12下方的出氣端22(也就是其截面積最窄的處)而向下送出，因此而產(chǎn)生一由上往下的除塵氣流。
基本上，無塵車間中的風機-過濾機組的一項重要要求就是送風量必須能恒定地保持在一預設的固定送風量，以確保無塵車間無法無塵品質。此外，對于以成套方式安裝的多臺風機-過濾機組而言，若相鄰的二臺風機-過濾機組的送風量不一致，會導致橫向流動的氣流，影響除塵效果。
為達到二臺機組送風量的一致，常用的方法是將風機-過濾機組的風扇轉速設定為一固定的轉速，使得其送風量可保持不變。然而這咱作法的缺點在于，不易將多臺不具信號反饋控制的風機-過濾機組均精確地設定至同一風扇轉速。
上述的問題的一種解決方法即為采用一定轉速式反饋控制方法使得每一臺風機-過濾機組的馬達轉速，均可恒定地保持在預設的固定轉速。然而在實際應用時，縱使風機-過濾機組的風扇轉速可恒定地保持在預設的固定轉速，其所產(chǎn)生的送風量仍會受到周圍環(huán)境的氣壓變動因素的影響而有所變動。這些氣壓變動因素，例如包括無塵車間內的設備或工作人員數(shù)量改變、室內空間重新規(guī)劃、過濾更換等等。因此定轉速式反饋控制方法仍無法完全符合實際情況的需求。

發(fā)明內容
為克服現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的主要目的便是在于提供一種新的風機-過濾機組風量反饋控制方法與裝置，可應用在搭配至一風機-過濾機組，用以控制該風機-過濾機組在周圍環(huán)境氣壓變動時，仍可保持在預設的固定風量值。
本發(fā)明的風機-過濾機組風量反饋控制方法，實現(xiàn)過程括下列步驟(1)測量該風機-過濾機組的進氣端和出氣端之間的氣壓差；(2)依據(jù)上述氣壓差，求出該氣壓差所對應的風量值；(3)將上述的風量值與該預設的固定風量值做一比較，并據(jù)此產(chǎn)生一風量差值信號；(4)利用上述的風量差值信號，調整該風機-過濾機組的風扇轉速，借此調整該風機-過濾機組的送風量；并進而再以該風機-過濾機組的送風量所導致的氣壓差為反饋控制參數(shù)，直至該風機-過濾機組的送風量大致等于該預設的固定風量值為止。
本發(fā)明的風機-過濾機組風量反饋控制裝置，該控制裝置可應用在一風機-過濾機組，該風機-過濾機組至少包括一風扇和一鐘狀噴嘴，該鐘狀噴嘴具有一進氣端和一出氣端，用以控制該風機-過濾機組的送風量保持在一預設的固定風量值，該風機-過濾機組風量反饋控制裝置至少包括一氣壓差測量模塊，可測量出該風機-過濾機組的進氣端和出氣端之間的氣壓差；一風量計算模塊，可依據(jù)該氣壓差測量模塊測量出的氣壓差，計算出該氣壓差所對應的風量值；一比較模塊，可將該風量計算模塊所計算出的風量值與該預設的固定風量值作一比較，并據(jù)此產(chǎn)生一風量差值信號；以及一風扇驅動模塊，可響應該比較模塊產(chǎn)生的風量差值信號，調整該風機-過濾機組的風扇轉速，借此而調整該風機-過濾機組的送風量，直至該風機-過濾機組的送風量大致等于該預設的固定風量值為止。
本發(fā)明的風機-過濾機組風量反饋控制裝置，該控制裝置可應用在搭配至一風機-過濾機組，該風機-過濾機組包括一鐘狀噴嘴，而該鐘狀噴嘴具有一進氣端和一出氣端、以及一橢圓狀的內壁，用以控制該風機-過濾機組保持在-預設的固定風量值；該風機-過濾機組風量反饋控制裝置至少包括一氣壓差測量模塊，可測量出該風機-過濾機組的進氣端和出氣端之間的氣壓差；一風量計算模塊，可將該氣壓差測量模塊測量出的氣壓差作為參數(shù)，并根據(jù)一預先經(jīng)過實驗記錄的氣壓差與風量值對應曲線圖，計算出該氣壓差所對應的風量值；一比較模塊，可將該風量計算模塊計算出的風量值與該預設的固定風量值作一比較，并據(jù)此產(chǎn)生一風量差值信號；以及一風扇驅動模塊，可響應該比較模塊產(chǎn)生的風量差值信號，調整該風機-過濾機組的風扇轉速，借此調整該風機-過濾機組的送風量，直至該風機-過濾機組的送風量大致等于該預設的固定風量值為止。
本發(fā)明的風機-過濾機組風量反饋控制方法與裝置的特點在于利用鐘型噴嘴作為風量測量裝置，并以送風量作為反饋控制參數(shù)，而不是以馬達轉速作為反饋控制參數(shù)，因此可控制風機-過濾機組恒定地保持在預設的固定送風量。本發(fā)明因此經(jīng)現(xiàn)有技術具有更佳的進步性及實用性。


圖1(現(xiàn)有技術)是一結構示意圖，顯示現(xiàn)有的風機-過濾機組的剖面結構形態(tài)；圖2是一應用架構示意圖，顯示本發(fā)明的風機-過濾機組風量反饋控制裝置搭配至單一一臺風機-過濾機組的應用架構；圖3是一系統(tǒng)架構示意圖，顯示本發(fā)明的風機-過濾機組風量反饋控制裝置的內部基本架構；圖4是一特性曲線圖，顯示風機-過濾機組的進氣端和出氣端之間的氣壓差與送風量之間的關系特性曲線的一個實驗結果范例。
具體實施例方式
實施例以下配合附圖中的圖2至圖4，詳細說明本發(fā)明的風機-過濾機組風量反饋控制方法與裝置的實施例。
圖2顯示本發(fā)明的風機-過濾機組風量反饋控制裝置(如標號100所指的虛線框所包含的部分)搭配至單一臺風機-過濾機組10的應用架構。此風機-過濾機組10與圖1大致相同；但由于經(jīng)本發(fā)明的實驗結果發(fā)現(xiàn)，特定形狀的鐘型入口可提供較精確的風量反饋效果，因此此處的風機-過濾機組10中的鐘狀入口改為具有一橢圓形狀或圓弧形狀內壁14的噴嘴12，可提供風量測量功能。在實際應用時，本發(fā)明的風機-過濾機組風量反饋控制裝置100是搭配至該風機-過濾機組10，用以控制該風機-過濾機組10保持在預設的固定風量值。
如圖2所示，本發(fā)明的風機-過濾機組風量反饋控制裝置100的內部基本架構至少包括(a)一鐘型入口做為風量噴嘴使用，并附有氣壓差測量模塊110；(b)一風量計算模塊120；(c)一比較模塊130；以及(d)一風扇驅動模塊140。
氣壓差測量模塊110用以測量風機-過濾機組10的鐘狀噴嘴12的進氣端21和出氣端22之間的氣壓差ΔP。在此實施例中，氣壓差測量模塊110，例如是由一氣壓傳感器111、一模擬/數(shù)字(Analog-to-digitalA/D)轉換器112和一減法器113所組成；其中該氣壓傳感器111是安裝在風機-過濾機組10的鐘狀噴嘴12上，并盡量接近出氣端22的位置上(如標號30所指的氣壓差測量點上)。此氣壓傳感器111可將其所感測到的氣壓值P1，轉換成對應的模擬電子信號，并進而借由A/D轉換器112將該模擬電子信號轉換成數(shù)字信號；再進而借由減法器113計算出氣壓差ΔP，ΔP＝P1-P0，其中P0是進氣端的氣壓。氣壓差測量模塊110接著將其計算出的氣壓差ΔP傳遞給風量計算模塊120作進一步的處理。
風量計算模塊120以上述的氣壓差測量模塊110測量到的氣壓差ΔP為參數(shù)，計算出該氣壓差ΔP所對應的風量值Q。此風量值Q的計算方法有二種(1)當鐘型入口的形狀與工業(yè)用標準噴嘴相同時，可利用下列(公式A)所示的風量與壓力差的關系式；以及(2)根據(jù)一預先經(jīng)實驗記錄的氣壓差與風量值的對應曲線圖，來計算出各種氣壓差所對應的風量值。Q=265.7*Y*ΔPρCn*An]]>...............(公式A)其中Q風量值(cmm)Y擴散系數(shù)ΔP進氣端21與出氣端22之間的氣壓差(mmAq)ρ進氣端21的空氣密度(Kg/m3)Cn流量系數(shù)An出氣端22的截面積(m2)然而由于上述(公式A)所示的風量與壓力差的關系式是一個理論性的公式，實際情況可能有許多變異因素(例如Cn與Y的系數(shù)值均可能視實際情況而會有所變動)，因此其結果可能有所差異而不太精確。因此本發(fā)明的最佳實施方式是采用預先經(jīng)實驗，記錄的氣壓差與風量值的對應曲線圖，使得計算的風量值更為精確。
圖4即顯示風機-過濾機組10的進氣端21和出氣端22之間的氣壓差ΔP與送風量Q之間的關系特性曲線的一個實驗結果范例。不同的鐘型噴嘴造型與不同的風機-過濾機組可能有不同的Q-ΔP特性曲線，因此圖4的特性曲線圖僅提供作為參考。當風量計算模塊120接收到氣壓差測量模塊110測量到的氣壓差ΔP時，即可將該氣壓差ΔP作為參數(shù)，從圖4所示的Q-Δp特性曲線中找出與其對應的風量值Q，并接著將其得出的風量值Q傳遞給比較模塊130作進一步的處理。
比較模塊130可將上述的氣壓差測量模塊110得出的風量值Q與預設的固定風量值Qo作一比較，據(jù)此產(chǎn)生一風量差值信號ΔQ，ΔQ＝Q-Q0。若此風量差值信號ΔQ為正值，則其表示風機-過濾機組10的風扇轉速過快，使得送風量過多；反之，若此風量差值信號ΔQ為負值，則其表示風機-過濾機組10的風扇轉速過慢，使得送風量過少；而若此風量差值信號ΔQ的值為零，則表示風機-過濾機組10的風扇轉速正好可送出所需要的風量。
風扇驅動模塊140可響應上述的比較模塊130產(chǎn)生的風量差值信號ΔQ，調整風機-過濾機組10的風扇轉速，借此調整該風機-過濾機組10的送風量。也就是，若風量差值信號ΔQ為正值(代表風機-過濾機組10的風扇轉速過快，使得送風量過多)，則風扇驅動模塊140將減小風機-過濾機組10的風扇轉速；反之，若風量差值信號ΔQ為負值(代表風機-過濾機組10的風扇轉速過慢，使得送風量過少)，則風扇驅動模塊140將增大風機-過濾機組10的風扇轉速。風機-過濾機組10的風扇轉速經(jīng)調整之后，它所增加或減小的送風量會導致的氣壓變化，又被氣壓差測量模塊110測量到，再接著經(jīng)由風量計算模塊120和比較模塊130的處理而形成對風扇驅動模塊140的反饋控制，直至風量差值信號ΔQ的值等于零為止，也就是直至風機-過濾機組10的送風量大致等于預設的固定風量值為止。此反饋控制可使風機-過濾機組10在周圍環(huán)境氣壓變動時仍可保持在預設的固定風量值。
總而言之，本發(fā)明提供了一種新穎的風機-過濾機組風量反饋控制方法與裝置，其特點在于以送風量為反饋控制參數(shù)，而不是以馬達轉速作為反饋控制參數(shù)，因此可控制風機-過濾機組恒定地保持在預設的固定送風量。本發(fā)明因此比現(xiàn)有技術具有更佳的進步性及實用性。
權利要求
1.一種風機-過濾機組風量反饋控制方法，其特征在于，該控制方法包括下列步驟(1)測量該風機-過濾機組的進氣端和出氣端之間的氣壓差；(2)依據(jù)上述氣壓差，求出該氣壓差所對應的風量值；(3)將上述的風量值與該預設的固定風量值做一比較，并據(jù)此產(chǎn)生一風量差值信號；以及(4)利用上述的風量差值信號，調整該風機-過濾機組的風扇轉速，借此調整該風機-過濾機組的送風量；并進而再以該風機-過濾機組的送風量所導致的氣壓差為反饋控制參數(shù)，直至該風機-過濾機組的送風量大致等于該預設的固定風量值為止。
2.如權利要求1所述的風機-過濾機組風量反饋控制方法，其特征在于，在步驟(1)中，是將一氣壓傳感器安裝在該風機-過濾機組的出氣端，用以檢測該風機-過濾機組出氣端的氣壓值；并將所檢測到的氣壓值與固定的大氣壓力值作比較，計算出該風機-過濾機組的進氣端和出氣端之間的氣壓差。
3.如權利要求1所述的風機-過濾機組風量反饋控制方法，其特征在于，在步驟(2)中，是根據(jù)一理論性的風量對壓力差關系式，計算出該氣壓差所對應的風量值。
4.如權利要求1所述的風機-過濾機組風量反饋控制方法，其特征在于，在步驟(2)中，是根據(jù)一預先經(jīng)過實驗記錄的氣壓差與風量值對應曲線圖，計算出該氣壓差所對應的風量值。
5.一種風機-過濾機組風量反饋控制裝置，其特征在于，該控制裝置可應用在一風機-過濾機組，該風機-過濾機組至少包括一風扇和一鐘狀噴嘴，而該鐘狀噴嘴具有一進氣端和一出氣端，用以控制該風機-過濾機組的送風量保持在一預設的固定風量值，該風機-過濾機組風量反饋控制裝置至少包括一氣壓差測量模塊，可測量出該風機-過濾機組的進氣端和出氣端之間的氣壓差；一風量計算模塊，可依據(jù)該氣壓差測量模塊測量出的氣壓差，計算出該氣壓差所對應的風量值；一比較模塊，可將該風量計算模塊所計算出的風量值與該預設的固定風量值作一比較，并據(jù)此產(chǎn)生一風量差值信號；以及一風扇驅動模塊，可響應該比較模塊產(chǎn)生的風量差值信號，調整該風機-過濾機組的風扇轉速，借此而調整該風機-過濾機組的送風量，直至該風機-過濾機組的送風量大致等于該預設的固定風量值為止。
6.如權利要求5所述的風機-過濾機組風量反饋控制裝置，其特征在于，該鐘狀噴嘴具有一橢圓狀的內壁。
7.如權利要求5所述的風機-過濾機組風量反饋控制裝置，其特征在于，該氣壓差測量模塊包括一氣壓傳感器、且該氣壓傳感器是安裝在該鐘狀噴嘴上靠近該風扇之處。
8.如權利要求5所述的風機-過濾機組風量反饋控制裝置，其特征在于，該風量計算模塊是根據(jù)一理論性的風量與壓力差的公式，計算出該氣壓差所對應的風量值。
9.如權利要求5所述的風機-過濾機組風量反饋控制裝置，其特征在于，該風量計算模塊是根據(jù)一預先經(jīng)過實驗記錄的氣壓差與風量值對應曲線圖，計算出該氣壓差所對應的風量值。
10.一種風機-過濾機組風量反饋控制裝置，其特征在于，該控制裝置可應用在搭配至一風機-過濾機組，該風機-過濾機組包括一鐘狀噴嘴，-而該鐘狀噴嘴具有一進氣端和一出氣端、以及一橢圓狀的內壁，用以控制該風機-過濾機組保持在一預設的固定風量值；該風機-過濾機組風量反饋控制裝置至少包括一氣壓差測量模塊，可測量出該風機-過濾機組的進氣端和出氣端之間的氣壓差；一風量計算模塊，可將該氣壓差測量模塊測量出的氣壓差作為參數(shù)，并根據(jù)一預先經(jīng)過實驗記錄的氣壓差與風量值對應曲線圖，計算出該氣壓差所對應的風量值；一比較模塊，可將該風量計算模塊計算出的風量值與該預設的固定風量值作一比較，并據(jù)此產(chǎn)生一風量差值信號；以及一風扇驅動模塊，可響應該比較模塊產(chǎn)生的風量差值信號，調整該風機-過濾機組的風扇轉速，借此調整該風機-過濾機組的送風量，直至該風機-過濾機組的送風量大致等于該預設的固定風量值為止。
11.如權利要求10所述的風機-過濾機組風量反饋控制裝置，其特征在于，該氣壓差測量模塊包括一氣壓傳感器、且該氣壓傳感器是安裝在該鐘狀噴嘴上靠近該風扇之處。
全文摘要
一種風機－過濾機組風量反饋控制方法與裝置，可應用在半導體制造工廠的無塵車間的風機－過濾機組上，用以控制該風機－過濾機組恒定地保持在一預設的固定送風量。此風機－過濾機組風量反饋控制方法與裝置的特點在于以送風量為反饋控制參數(shù)，而不是如現(xiàn)有技術那樣以馬達轉速為反饋控制參數(shù)，因此可控制風機－過濾機組恒定地保持在預設的固定送風量。此風機－過濾機組風量反饋控制方法與裝置因此比現(xiàn)有技術具有更佳的進步性及實用性。
文檔編號F04D27/00GK1512075SQ0215965
公開日2004年7月14日 申請日期2002年12月30日 優(yōu)先權日2002年12月30日
發(fā)明者鄭名山, 胡銘道, 陳俊杰, 楊國祥 申請人:財團法人工業(yè)技術研究院